1、大气污染控制工程课程设计任务书题目：某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统设计学院(部)： 专业班级： * 学生姓名： * 指导教师： * 2012 年 月 日大气污染控制工程课程设计任务书颗粒物污染控制一、 题目某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统设计二、 目的通过课程设计进一步消化和巩固本课程所学内容，并使所学的知识系统化，培养运用所学理论知识进行净化系统设计的初步能力。通过设计，了解工程设计的内容、方法及步骤，培养学生确定大气污染控制系统的设计方案、进行设计计算、绘制工程图、使用技术资料、编写设计说明书的能力。三、 设计原始资料锅炉型号：SZL4-13 型，共 4 台（2.8MW4）排烟温度：160 烟气
2、密度（标准状态下）：1.34kg/m 3空气过剩系数：=1.4排烟中飞灰占煤中不可燃成份的比例：16%烟气在锅炉出口前阻力：800Pa当地大气压力：97.86kPa冬季室外空气温度：-1空气含水（标准状态下）：按 0.01293kg/m3烟气其他性质按空气计算煤的工业分析值：设计耗煤量：500kg/h（台）Car=58.20% Har=4.36% Sar=1.20% Oar=5% Nar=1.12% War=5.2% Aar=24.92% Var=23.2%按锅炉大气污染物标准（GB13271-2001）中二类区标准执行。烟尘浓度排放标准（标准状态下）：200mg/m 3二氧化硫排放标准（标准
3、状态下）：900mg/m 3净化系统布置场地如图 1 所示的锅炉房北侧 15m 以内。四、 设计内容和要求1、燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算。2、净化系统设计方案的分析确定。3、除尘器的比较和选择：确定除尘器类型、型号及规格，并确定其主要运行参数。4、管网布置及计算：确定各装置的位置及管道布置，并计算各管段的管径、长度、烟囱高度和出口内径以及系统总阻力。5、风机及电机的选择设计：根据净化系统所处理烟气量、烟气温度、系统总阻力等计算选择风机种类、型号机电动机的种类、型号和功率。编写设计说明书：设计说明书按设计程序编写，包括方案的确定、设计计算、设备选择和有关设计的简图等内容。课程设计说
4、明书应有封面、目录、前言、正文、小结及参考文献等部分，文字应简明、顺畅、内容正确完整，书写工整、装订成册。6、图纸要求（1） 除尘系统图一张（2 号图） 。系统图应标出设备、管件编号，并附明细表。（2） 除尘系统平面、剖面布置图各 1 张（2 号或 3 号图） ，如图 1 和图 2。布置图应按比例绘制，图中设备、管件应标注编号，编号应与系统图对应。在平面布置图中应有方位标志（指北针） 。AA图 1 锅炉房平面布置图图 2 A-A 剖面图五、 主要参考书目1童志权主编. 大气污染控制工程. 北京：机械工业出版社，20062同济大学等编. 锅炉及锅炉房设备. 北京：中国建筑工业出版社，19863航
5、天部第七设计院编. 工业锅炉房设计手册. 北京：中国建筑工业出版社，19864陆耀庆主编. 供暖通风设计手册. 北京：中国建筑工业出版社，19875风机样本. 各类风机生产厂家6工业锅炉旋风除尘器指南，1984课程设计成绩评定表课程设计评分（按下表要求评定）评分项目设计说明书质量（50 分）图纸质量（30 分）任务完成情况（10 分）学习态度（10 分）合计（100 分）得分指导教师评语指导老师签名：年 月 日教研室主任审核意见教研室主任签名：年 月 日目 录前 言. .1第 1 章 烟气量、烟尘和二氧化硫浓度 的计算21.1 标准状态下理论空气量. 21.2 标准状态下理论烟气量. 21.3
6、 标准状态下实际烟气量. 21.4 标准状态下烟气含尘浓度. 31.5 标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算. 3第 2 章 除尘器的 选择. 42.2 除尘器的选择. 4第 3 章 确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的布置 73.1 各装置及管道布置的原则. 73.2 管径的确定. 73.3 烟道的设计计算. 8第 4 章 烟囱的设计 94.1 烟囱高度的确定. 94.2 烟囱直径的计算. 94.3 烟囱的抽力. 10第 5 章 系统阻力的计算.115.1 摩擦压力损失.115.2 局部阻力损失. 125.3 总的阻力损失 13第 6 章 系统中烟气温度的变化 156.1 烟气在管道中的温度降
7、. 156.2 烟气在烟囱中的温度降. 15第 7 章 风机和电动机选择及计算 177.1 标准状态下风机风量的计算 177.2 风机风压的计算. 177.3 电动机功率的计算. 177.4 风机和电机的选择. 18第八章 小结 19第九章 参考文献 201前 言按照国际标准化组织（ISO）作出的定义， “空气污染：通常系指由于人类活动和自然过程引起某些物质介入大气中，呈现出足够的浓度，达到了足够的时间，并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或危害了环境。 ”大气污染物的种类非常多，根据其存在状态，可将其概括为两大类：气镕胶状态污染物和气体状态污染物。随着工业的发展，能源的消耗量逐步上升，大气的
8、污染物的排放量相应增加。就现在我国的经济和技术发展水平级能源的结构来看，一煤炭为主要能源的状况在人的生存每时每刻都离不开空气，大气质量与人类生存环境息息相关，所以对大气的修复比较困难。虽然人们在大气环境整治方面坐了大量的工作，但目前的空气质量仍然不尽人意，因此防止污染、改善空气环境成为当今迫切的环境任务。燃煤锅炉排放的二氧化硫严重地污染了我们赖以生存的环境。我国的大气是以煤烟型污染为主，其中尘与酸雨危害最大。因此，净化燃煤烟气中的粉尘和二氧化硫是我过改善大气空气质量、减少酸雨的关键问题。粉尘的危害：粉尘的危害，不仅取决于它的暴露浓度，还在很大程度上取决于它的组成成分、 ，理化性质、粒径和生物活
9、性等。粉尘的成分和理化性质是对人体危害的主要因素。有毒的金属粉尘和非金属粉尘（铬、锰、镐、铅、汞、砷等）进入人体后，会引起中毒以至死亡。无毒性粉尘对人体亦有危害。例如含有游离二氧化硅的粉尘吸，入人体后，在肺内沉积，能引起纤维性病变，使肺组织际渐硬化，严重损害呼吸功能，发生“矽肺”病。二氧化硫的危害：二氧化硫为一种无色的中等强度刺激性气体。在低浓皮下，二氧化硫主要影响是造成呼吸道管腔缩小，最初呼吸加快，每次呼吸曼减少。浓度较高时，喉头感觉异常，并出现咳嗽、喷嚏、咯痰、声哑、胸痛、呼吸困难、呼吸道红肿等症状，造成支气管炎、哮喘病，严重的可以引起肺气肿，甚至致人于死亡。大气控制的综合措施主要包括：严
10、格的环境管理；以环境规划为中心，实行综合防治；制大气污染的技术政策；控制环境污染的经济政策；高烟囱扩散；绿化造林；安装废气净化装置；加强环境科学研究，检测和教育。2第 1 章 烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算煤燃烧的假设：（1）煤中固定氧可用于燃烧；（2）煤中硫主要被氧化成二氧化硫；（3）不考虑氮氧化物的生产；（4）煤中的氮在燃烧时转化为氮气。1.1 标准状态下理论空气量 21.0/)7.69.05.86.1(0 osHCa wwV21.0/%).57%342 =6.20 kgm/31.2 标准状态下理论烟气量 NaSwaHCf wVdVwV 8.079.6.0)(24.1.86.100 %)
11、25132(.%362580.79.9.0=6.21 kgm/31.3 标准状态下实际烟气量 aaff dVV000 )1(24.)1(01293.6.6.2.6 73.8kgm/由设计原始资料可知，设计耗煤量为 500 kg/h（台） 所以，标准状态下的排烟量为 即设 计 耗 煤 量fVQ7.436507.8Q（ 台 ）h/m331.4 标准状态下烟气含尘浓度 farshVAdC)/(3mkg式中 排灰中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数；shd煤中不可燃成分的含量；arA标准状态下实际烟气量， 。fVkgm/31057.47.829%16C3/1.5 标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算 310
12、75.23.8012fSSOVwC/mkg4第 2 章 除尘器的选择2.1 除尘效率 CS1式中 标准状态下烟气含尘浓度， ；C3/mg标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值， 。S 3/g%6.951057.42133()h2.2 除尘器的选择工况下烟气量 TQ)/(3hm式中 标准状态下的烟气流量， ；Q工况下烟气温度，K；T标准状态下温度，273K。 94.625273)10(.46Q)/(3hm924.1)/(3s根据 、 查手册后选用 XP-800 型旁路式旋风除尘器， 。该除尘器主要适用于清除非粘固灰尘、煤炭、泥沙、烟尘及其它粉尘等。其性能和尺寸分别见表 2-1、 2-2。表 2-1
13、XP-800 旁路式除尘器性能型号规格进口风速 sm/2处理风量 h/3阻力Pa效率%外形尺寸（直径高）mm重量kgXP-800 1422 59509350 8002160 91.68 8003450 3255表 2-2 XP-800 旁路式旋风除尘器的尺寸 型号 D D1 D2 H H1 H2 A B M d h 质量/kgXP-800 800 894 400 3448 1064 2280 510 232 640 200 180 250.26图 3-1 XP 型旁路式旋风除尘器7第 3 章 确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的布置3.1 各装置及管道布置的原则根据锅炉运行情况和锅炉房现场实际
14、情况确定各装置的位置。一旦确定了各装置的位置，管道的布置也就基本可以确定了。对各装置及管道的布置应力求简单，紧凑，管路短，占地面积小，并使安装、操作和检修方便。3.2 管径的确定 vQd4)(m式中 工况下管道内的烟气流量， ；Qs/3烟气流速，m/s（对于锅炉烟尘 =10-15 m/s） 。v v取 =12 m/s，d =0.452m1294.圆取整 d=450mm查管径手册相关参数，取标准 d=450 mm，管道参数见下表 3-1表 3-1 管道参数钢制板风管外径 D/mm外径允许偏差/mm 壁厚/mm450 1 0.75内径= =450-20.75=448.5 (mm)1d由公式 可计算
15、出实际烟气流速vQ42241.9.18530d)/(sm式中 Q工况下管内烟气流量，m 3/s；8v烟气流速， m/s（可查有关手册确定，对于锅炉烟尘 v=1015 m/s ） 。管径计算出来后，要进行圆整（查手册） ，再用圆整后的管径计算出实际烟气流速。实际烟气流速要符合要求。3.3 烟道的设计计算烟道采用拱形，图形如下图 3-2 所示：由系统图可以看出，烟道流过的最大烟气量是锅炉烟气量的 2 倍，再加上烟气系统的漏风率，则烟道内最大烟气流量为： 1.2695.41237.068Qhm/3查表可知，砖制烟道的最适合烟速是 6-8 m/s，初定烟速为 7 m/s，则烟道面积为 537.08/.
16、AV烟 烟而 22().6B则 B=659 mm 圆整取 B= 650mm则 A=0.588 2m校正气速 ，在范围内。1537.068.19vsm/9第 4 章 烟囱的设计4.1 烟囱高度的确定首先确定共用一个烟囱的所有锅炉的总的蒸发量 (t/h)，然后根据锅炉大气污染物排放标准中的规定（表 4-1） ，确定烟囱的高度。表 4-1 锅炉烟囱的高度锅炉总额出力(t/hj) 1 12 26 610 1020 2635烟囱最低高度/m 20 25 30 35 40 45锅炉总额出力：44=16 (t/h)故选定烟囱的高度为 40m。4.2 烟囱直径的计算烟囱出口内径可按下式计算： Qd018.)(
17、m式中 通过烟囱的总烟气量， ；Qh/3按表 4-2 选取的烟囱出口烟气流速，m/s。表 4-2 烟囱出口烟气流速 /(m/s)运行情况通风方式全负荷时 最小负荷机械通风 1020 45自然通风 610 2.5310选定 4 m/s则 21.6925.40.81.dm圆整取 2.m烟囱底部直径 Hid21式中 烟囱出口直径，m；2d烟囱高度，m；H烟囱锥度（通常取 =0.020.03） 。i i取 =0.025，则 = 1.6 + 20.02540=3.6 (m)1d4.3 烟囱的抽力(Pa)BttHSpky )2731(0342.(Pa)3. 97.8610.式中 烟囱高度，m；H外界空气温
18、度，；kt烟囱内烟气平均温度，；p当地大气压，Pa。B11第 5 章 系统阻力的计算5.1 摩擦压力损失对于圆管(Pa)2vdLP式中 管道长度，m；L管道直径，m；d烟气密度， ；3/kg管中气流平均速率，m/s；v摩擦阻力系数，式气体雷诺数 Re 和管道相对粗糙度 的函数。 dK可以查手册得到（实际对金属管道 可取 0.02，对砖砌或混凝土管道 可取 0.04） 。a对于 450 圆管L=9.3m84.0327.160273n)/(3mkg9.84.51.65LpPab对于砖砌拱形烟道2vRLpS)(a式中， 为四个锅炉出口最远距离的一半，为 9.9 m；L为 0.04；为截面积与润湿周边
19、的比，即周边SR122/)(3Bx3.140650.65()2.971m897SR又 ， ，代入上式：04.7.198v得 Pa20.41. 0.8.Lp5.2 局部阻力损失 2vPL)(a式中 异形管件的局部阻力系数，可在相关手册中查到，或通过实验获得；与 相对应的断面平均气流速率，m/s；v烟气密度， 。3/mkg5.2.1 两个渐缩管，查表，取 =45，则 =0.120.841.52.47LP)(Pa5.2.2 四个 90弯头，查表，取 =0.2320.841.5234.3L)(a四个弯头，则 .7.PP5.2.3 一个渐扩管， 22104561.43.83F查表，取 =30，得 =0.
20、0720.841.574.37LP)(Pa135.2.4 e 为渐缩管，查表，取 =45，则 =0.1020.841.56.4LP)(Pa烟道中的 T 形三通如图 5-1 所示： 烟 道通 往 烟 囱图 5-1 T 形三通管查表，得 =0.7820.841.5748.6LP)(Pa烟道的 T 形三通合流管如图 5-2 所示：风 机 出 口 管 烟 道5-2 T 形合流三通查表，得 =0.5520.841.5534.0LP)(Pa5.3 总的阻力损失14其中锅炉出口前阻力为 800 Pa，除尘器阻力为 800 Pa则 1.60.812.475.376.248.3.08P75)(a图 5-3 除尘
21、器入口管道示意图图 5-4 除尘器出口至风机入口段管道示意图15第 6 章 系统中烟气温度的变化6.1 烟气在管道中的温度降（）VCQFqt1式中 标准状态下烟气流量， ；Qhm/3管道散热面积， ；F2标准状态下烟气平均比热容（一般为 1.3251.357 ） ；VC 3/mkJ管道单位面积散热损失， 。q )/(3hmkJ室内 =4187 ；1)/(3hmkJ室外 =5433 。2室内管道长： 48.12.06.21L)(m359FD2室外管道长： 0.148.52L)(235.7F)2m则（）124187.0941.=6.2.3636.2qtQ 6.2 烟气在烟囱中的温度降16（）DAH
22、t2式中 烟囱高度，mH合用同一烟囱的所有锅炉额定蒸发量之和，t/hD温降系数，可由表 5-1 查得。A表 5-1 烟囱温降系数烟囱种类 钢烟囱（无衬筒） 钢烟囱（有衬筒） 砖烟囱（H50 m）壁厚小于 0.5 m 砖烟囱壁厚大于 0.5 mA 2 0.8 0.4 0.2（）416.02t总温度降：（）12.20.1tt17第 7 章 风机和电动机选择及计算7.1 标准状态下风机风量的计算 BtQpr 3.10271.hm/)(6436. 786.349)/(h式中 1.1风量备用系数；标准状态下风机前风量， ；Qhm/3风机前烟气温度，若管道不长，可以近似取锅炉排烟温度；pt当地大气压力，k
23、Pa。B7.2 风机风压的计算 yyyShH293.1)(2.1Pa7850185.94Pa式中 1.2风压备用系数；系统总阻力， ；hPa烟囱抽力， ；yS标准状态下烟气密度， （ =1.34 ） 。3/mkg7.3 电动机功率的计算1821036yHQNe)(kw78.45.983.7式中 风机风量， ；yQhm/3风机风压， ；HPa风机在全压头时的效率（一般风机为 0.6） ；1机械传动效率，用 V 形带传动时 =0.95；2 2电动机备用系数，对引风机， =1.3。7.4 风机和电机的选择根据风量 =7886.34 ， =1855.98 ，查表后选择 Y5-50-12NO.5CyQh
24、m/3yHPa型引风机，配对电机型号为 Y132S2-2B3，具体参数如下表所示：表 7-1 所选风机及型号参数电动机转速 r/min 全压 Pa 流量m /h3型号 功率 kw 重量/kg 介质温度/2920 2308 8158 Y132S2-2B3 7.5 1258 20019第八章 小结通过这次的课程设计，我理论实践能力得到了很大的提高，我受益良多。这次的课程设计得以完成当然，我首先得感谢王老师，能为我们选择合适的设计题目，让我们在掌握所学的知识的基础上能比较轻松的完成任务又能达到巩固学习知识的目的，同时在课程设计上给我的指导，以及给我提供了这么多有用的资料，使设计能顺利进行。其次，我要
25、感想我们小组的成员们，在我们的思考与讨论下，我们才得以知道该怎么去做，该怎么去选才能是我们设计的东西更好。通过这次的课程设计，我再一次巩固了我所学在课堂上学的大气污染控制工程课程的理论知识，并对它们的应用有了进一步的了解。同时，应为我选择了用打印的设计说明书，从而使自己的文字编排能有了一定的提高。我在书写的同时尝试用 CAD 去绘画其中图片，因为我们还没有学习这门课，所以是慢慢摸索，从不懂到略微懂，虽然我花了不少时间在上面，但从图片的效果来看，还是很不错的，做完之后真的很有成就感。在这次的课程设计过程中，我认识到了自己专业知识的不足，做事态度和能力的欠缺等诸多缺点，我以后一定会加倍努力，勤奋学
26、习。总之这次的课程设计让我受益良多。最后，我要再一次感谢所有在课程设计中帮助过我的老师和同学们。20第九章 参考文献1 童志权主编 . 大气污染控制工程. 北京：机械工业出版社，20062 同济大学等编 . 锅炉及锅炉房设备. 北京：中国建筑工业出版社，19863 鹿政理等编 环保设备设计手册-2 大气污染控制设备. 北京：化学工业出版社，2002.54 刘天齐，黄小林，邢连壁，耿其博. 三废处理工业手册(废气卷). 北京：化学工业出版社，1998.5 动力手册 编写组. 工业锅炉房设备手册。北京：国防工业出版社，1975.6 风机样本 . 各类风机生产厂家7 工业锅炉旋风除尘器指南，1984
